Die thermische Verdampfung ist eine weit verbreitete Technik der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD) für die Abscheidung dünner Schichten.
Bei diesem Verfahren wird durch Widerstandserhitzung bei hohen Temperaturen in einer Hochvakuumkammer ein festes Material verdampft und ein hoher Dampfdruck erzeugt.
Das verdampfte Material beschichtet dann die Oberfläche des in der Vakuumkammer befindlichen Substrats.
5 wichtige Punkte, die Sie über die thermische Verdampfung für die Dünnschichtabscheidung wissen sollten
1. Erhitzen des Ausgangsmaterials
Filament-Verdampfung: Bei dieser Methode wird ein einfaches elektrisches Heizelement oder ein Glühfaden verwendet, um das Material bis zu seinem Verdampfungspunkt zu erhitzen.
Der Widerstand des Glühfadens gegenüber dem elektrischen Strom erzeugt die notwendige Wärme.
E-Beam-Verdampfung: Alternativ dazu wird ein Elektronenstrahl auf das Ausgangsmaterial gerichtet, um es zu erhitzen.
Diese Methode ist präziser und eignet sich für Materialien mit höherem Schmelzpunkt.
2. Verdampfungsprozess
Sobald das Material seinen Verdampfungspunkt erreicht hat, geht es von der festen Phase in die Gasphase über.
Dieser hohe Dampfdruck wird in der Vakuumkammer aufrechterhalten, um zu verhindern, dass der Dampf vorzeitig kondensiert.
3. Abscheidung auf dem Substrat
Das verdampfte Material wandert durch das Vakuum und lagert sich auf dem Substrat ab.
Das Substrat wird in der Regel auf einer niedrigeren Temperatur gehalten, damit der Dampf kondensieren und einen dünnen Film bilden kann.
Der Prozess kann gesteuert werden, um bestimmte Schichtdicken und Eigenschaften zu erreichen.
4. Anwendungen
Die thermische Verdampfung wird aufgrund ihrer Vielseitigkeit und Effektivität in verschiedenen Branchen eingesetzt.
Besonders nützlich ist es bei der Herstellung von Metallverbindungsschichten in Solarzellen, Dünnschichttransistoren, Halbleiterwafern und OLEDs auf Kohlenstoffbasis.
Das Verfahren kann auch zur Herstellung von Schichten aus verschiedenen Materialien verwendet werden, wodurch die Funktionalität der Dünnschichten verbessert wird.
5. Vorteile der thermischen Verdampfung
Das Verfahren bietet relativ hohe Abscheideraten und eine Echtzeitkontrolle von Rate und Dicke.
Außerdem lässt sich die Richtung des Verdampfungsstroms gut steuern, was für Verfahren wie Lift Off zur Herstellung direkt strukturierter Schichten unerlässlich ist.
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